Методы обнаружения утечек нефти из трубопровода

 

Классификация методов контроля утечек по режиму работы МТ:

методы контроля, применяемые в статическом режиме работы трубопровода, когда перекачка остановлена, а отдельные секции его находятся под гидравлическим давлением;

динамические.

Классификация методов контроля утечек по режиму контроля (периодичности):

методы непрерывного контроля утечек, действующие постоянно (к ним относятся стационарные системы для обнаружения значительных утечек);

методы периодического контроля утечек, осуществляющиеся через определенные промежутки времени (от нескольких суток до нескольких месяцев и лет). К ним относятся: зондовые, радиоактивные, гидравлические, газовые и патрульные для обнаружения мест незначительных утечек.

 

 

Рис. 1. Классификация действующих методов контроля утечек

Классификация методов контроля утечек по условиям их применения и конструктивному исполнению:

стационарные (встроенные приборы и системы);

транспортируемые по трубопроводу с перекачиваемым продуктом (зонды, радиоактивный жидкий изотоп, газ);

патрульные (обходчики, авиация, наземный транспорт, оснащенные устройствами обнаружения утечек).

 

Классификация методов контроля утечек по физическим методам:

понижение давления перекачиваемого продукта при появлении утечки (метод понижения давления с фиксированной или скользящей установкой);

скорость распространения волны понижения давления, отрицательная ударная волна (метод отрицательных ударных волн);

расход перекачиваемого продукта (метод сравнения расходов);

изменение расхода (метод сравнения изменения скорости расходов, ERM);

количество перекачиваемого продукта (линейный баланс);

введенный жидкий изотоп (радиоактивный метод);

шумы утечки (ультразвуковой метод, акустический (наземный), метод акустической эмиссии);

газ (метод трассирующих газов, лазерный газоаналитический метод);

изменение состояния поверхности трассы трубопровода (визуальный метод наблюдения за трассой, производимый обходчиками, авиацией, катерами и автотранспортом, оснащенными контрольной аппаратурой);

давление абсолютное (метод контроля герметичности гидравлическим испытанием – опрессовкой);

скорость понижения давления (метод статического давления);

скорость перепада давления (метод дифференциального давления);

изменение перепада давления (метод перепада давлений зондовый).

Методы контроля утечек могут быть классифицированы по характеру взаимодействия с перекачиваемой средой:

активные (излучение в перекачиваемую среду ультразвуковых колебаний определенной частоты и прием в месте повреждения);

пассивные (измерение шумов утечки);

прямой способ (зонды, кабели и т.д.);

косвенный способ (давление, скорость потока, расход и скорость распространения волн).

Методы контроля могут быть также классифицированы по принципу действия, по чувствительности, по способу представления информации или, например, по параметрам диагностирования (см. табл.1).

Существующие методы технической диагностики магистральных нефтепроводов можно разделить на две группы:

параметрические (базируются на определении, анализе и контроле параметров напора, мощности, температуры среды, расхода);

физические (основаны на контроле и анализе физических характеристик явлений, происходящих в трубопроводе).

Из рассмотренных выше методов контроля и диагностирования линейной части МН, представляют интерес следующие: акустические (ультрозвуковые); опрессовки; магнитные и электромагнитные; радиационные и электроконтактные. Наиболее перспективным, обеспечивающим достаточно оперативный и точный контроль нефтепроводов, является метод математического моделирования потока.

Отечественный и зарубежный опыт применения различных средств контроля технического состояния трубопровода в процессе эксплуатации показывает, что использование в этих целях микропроцессорных устройств и ЭВМ позволяет значительно повысить эффективность систем диагностики и контроля.

Таблица 1

Параметры диагностирования

Категории величин	Измеряемые величины
Кинематические	Время, скорость, ускорение, угловая скорость, угловое ускорение, период, частота периодического процесса, фаза, объемный расход, плотность объемного расхода, градиент скорости
Геометрические	Длина, площадь, объем, плоский и телесный угол, кривизна линии и поверхности, моменты плоских фигур и др.
Статические и динамические	Масса, сила, импульс силы, количество движения, давление, градиент давления, работа, энергия, плотность, мощность, коэффициент трения, коэффициент сопротивления, коэффициент упругости, момент инерции, массовый расход, массовая скорость потока, затухание
Механические и молекулярные свойства вещества	Плотность, удельный объем, удельный вес, относительная молекулярная масса, молярная масса, коэффициент продольного растяжения, модуль продольной упругости, коэффициент всестороннего сжатия, твердость, вязкость, текучесть, коэффициент поверхностного натяжения, концентрация, коэффициент диффузии
Тепловые	Температура, количество теплоты, температурный градиент, тепловой поток, поверхностная плотность теплового потока, энтропия, теплоемкость (объемная и удельная), теплота фазового превращения, теплота сгорания топлива, теплопроводность, коэффициент теплопередачи, коэффициент температуропроводности
Акустические	Звуковое давление, объемная скорость, звуковая энергия, плотность и поток звуковой энергии, интенсивность звука, акустическое сопротивление, механическое сопротивление, уровни интенсивности звука и звукового давления, высота, тембр и громкость звука, акустический эффект отражения, акустический эффект поглощения, акустическая проницаемость
Электрические и магнитные	Электрический заряд, напряженность электрического поля, электрическое смещение, поток электрического смещения, потенциал, емкость, поляризованность, диэлектрическая проницаемость, сила и плотность тока, электрическое сопротивление, электрическая и удельная проводимость, магнитная индукция, магнитный поток, напряженность магнитного поля, магнитный момент, магнитодвижущая сила, магнитное сопротивление, индуктивность, магнитная проницаемость и др.
Параметры излучений	Поток излучения, плотность потока и интенсивность излучения, энергетическая освещенность, энергетическая сила света, энергетическая яркость, объемная плотность энергии излучения, спектральная плотность потока излучения по частоте, световая энергия, светимость, интенсивность светового потока, освещен-ность, яркость, освечивание, видимость, оптическая сила, главное фокусное расстояние, показатель преломления, коэффициенты: отражения, рассеяния, поглощения, пропускания и др.

 

При совершенствовании систем обнаружения утечек в трубопроводах одним из главных является вопрос исключения ошибок управления обслуживающим персоналом, погрешностей показаний приборов, математических методов, средств сбора и передачи данных и др. Разработка систем технической диагностики на основе какого-либо метода нецелесообразна. Конечно, отдельные неисправности можно обнаружить одним каким-нибудь способом, но поскольку имеется значительное множество типов различных дефектов, то различные методы диагностики необходимо использовать вместе и совершенствовать их. Методы и средства диагностирования следует подбирать, соотнося их с конструктивными особенностями трубопроводов. Особое внимание должно уделяться обеспечению возможности контроля наиболее труднодоступных и имеющих сложный профиль элементов.

В случаях, когда отсутствие необходимых датчиков или средств сбора и обработки информации не позволяет произвести точную оценку технического состояния объекта трубопровода, целесообразно применять комбинированные методы технической диагностики и контроля, каждый из которых имеет различную физическую основу. Так, например, комбинация методов акустической эмиссии и параметрической диагностики позволяет уменьшить процент ложных срабатываний и повысить чувствительность системы контроля линейной части трубопровода, а диагностика состояния насосных агрегатов может достаточно эффективно осуществляется комбинированной системой на основе методов параметрической диагностики и вибродиагностики или системы контроля, основанной на анализе системы охлаждения масла. Применение комбинированных систем диагностики оказывается предпочтительным и по соображениям стоимости системы контроля, поскольку, как показывает опыт, создание универсальной системы с высокими характеристиками является сложной и не всегда разрешимой задачей. При этом комплексная система диагностики может базироваться на параметрических методах контроля как наиболее универсальных, достаточно эффективных и относительно простых.